混合驱动水下机器人浮游与爬行双模式轨迹跟踪控制

作     者：陈琦 覃国样 

作者机构：上海理工大学机械工程学院 上海海事大学物流工程学院 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51975565、52127813) 上海市科技创新行动计划资助项目(20dz1206700) 

主　　题：混合驱动水下机器人 轨迹跟踪控制 模型预测控制 灰狼算法 滑模控制 模糊控制 

摘      要：针对混合驱动水下机器人在进行水下浮游和爬行双模式作业时的轨迹跟踪控制问题，为了提高其对预设轨迹的跟踪能力，结合混合驱动水下机器人在浮游模式和爬行模式下的不同运动学特性，分别提出基于改进灰狼算法的模型预测控制器(IGWO-MPC)实现机器人在浮游模式下的轨迹跟踪，以及基于模糊滑模的控制器(FSMC)实现机器人爬行模式下的轨迹跟踪。仿真结果表明，提出的IGWO-MPC控制器通过在灰狼算法(GWO)中引入自适应权重更新灰狼位置、针对群体较差集交叉操作机制以及非线性收敛因子策略，使得浮游模式的水下机器人能够实现快速、精确和稳定地跟踪预设轨迹；提出的FSMC控制算法采用模糊控制对滑模趋近律参数进行在线调整，使得爬行模式下的FSMC轨迹跟踪控制器能够实现有限时间收敛的同时并抑制抖振问题。